[发明专利]一种低信噪比红外地球图像信息处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及视觉测量技术领域，特别是一种低信噪比红外地球图像信息处理方法。

背景技术

红外地球敏感器是卫星姿态控制系统的一个重要测量部件，也是最早用于卫星姿态测量的姿态敏感器，用于测量地球相对于敏感器的俯仰和滚动角度。传统的红外地球敏感器使用线列探测器，通过可动部件如扫描镜扫视地球边界信息，但是传统红外地球敏感器制造过程复杂、周期长，重量和功耗较大。面阵静态红外地球敏感器通过焦平面探测器得到整个地平辐射圈在视场中位置，得到了更多的地球信息，也取得更高的测量精度。同时，静态地球敏感器没有可动部件，在功耗、重量、外型尺寸及可靠性方面具有优势，可满足长寿命、轻小型化等要求，因此静态红外地球敏感器已成为未来地球敏感器的发展方向。

但是，由于静态红外地球敏感器仅对14μm～16μm波段地平圈进行成像，而且探测器制造工艺水平、响应率、非均匀性较差等原因，静态红外地球敏感器成像效果信噪比低、随机噪声明显，存在地球边界不清晰甚至存在微小抖动等现象，成像效果不理想。传统边缘检测微分算子(如Roberts、Sobel、Prewitt等)无法满足此种情况下地球边缘的检测。另外，静态红外地球敏感器算法应用平台一般为片上系统，运算能力有限，因此如何快速可靠地实现对红外地球图像地球边缘信息的有效提取是静态红外地球敏感器研制的技术难点。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，解决了静态红外地球敏感器研制的技术难题，提供了一种低信噪比红外地球图像信息处理方法。

本发明的技术解决方案是：一种低信噪比红外地球图像信息处理方法，包括如下步骤：

(1)将红外相机采集的原始红外地球图像进行非均匀性校正得到校正后的红外地球图像，在校正后的红外地球图像上，以红外地球图像中心为坐标原点，以红外地球图像的右方为x轴指向，以红外地球图像的上方为y轴指向建立坐标系1，以红外地球图像左边界中心为坐标原点，以红外地球图像的右方为x轴指向，以红外地球图像的上方为y轴指向建立坐标系2，以红外地球图像下边界中心为坐标原点，以红外地球图像的右方为x轴指向，以红外地球图像的上方为y轴指向建立坐标系3，以红外地球图像右边界中心为坐标原点，以红外地球图像的右方为x轴指向，以红外地球图像的上方为y轴指向建立坐标系4，以红外地球图像上边界中心为坐标原点，以红外地球图像的右方为x轴指向，以红外地球图像的上方为y轴指向建立坐标系5；

(2)在红外地球图像内分别以步骤(1)中5个坐标系的坐标原点为中心建立极坐标系，然后以η为角步距划分极轴，并将得到的极轴作为检索路径，极坐标系i中角度为θ的检索路径记为θ_i，其中i＝1,2,3,4,5，θ∈(0,360°)；

(3)对于检索路径θ_i上的每一个像素点，首先根据第二层微分算子模板M2得到当前像素的周边像素，然后对当前像素的周边像素使用第一层微分算子模板M1和加权系数矩阵A计算周边像素的灰度值，最后再根据第二层微分算子模板M2得到检索路径θ_i上各个像素的梯度值，其中

第一层微分算子模板为加权系数模板

第二层微分算子模板为

(4)分别比较检索路径θ_i上各个像素点的梯度值，检索路径θ_i上梯度值最大的像素点记为P_i(r_i,θ_i)，对像素点P_i(r_i,θ_i)在检索路径θ_i方向上两侧各取相邻的m个像素点后得到2m+1个像素点，分别将2m+1个像素点的梯度值与其极径相乘并求和后除以2m+1个像素点的极径和得到检索方向θ_i上子像素地球边缘点的极径r_i2、极坐标(r_i2,θ_i)，其中m为偶数；